第 1 章  緒論

1.1 配電網(wǎng)系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)
配電網(wǎng)系統(tǒng)直接為廣大用戶(hù)提供電能，主要由變電站、配電柜、開(kāi)關(guān)柜、斷路器、各類(lèi)饋線(xiàn)等電力設(shè)備組成。按電壓級(jí)別不同，配電網(wǎng)系統(tǒng)又分為高壓系統(tǒng)、中壓系統(tǒng)、低壓系統(tǒng)，它們的電壓級(jí)別一般在110KV以下，由于配電網(wǎng)直接與廣大用戶(hù)連接，所以它的穩(wěn)定性、安全性、經(jīng)濟(jì)性及供電質(zhì)量對(duì)廣大民眾產(chǎn)生巨大影響。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷提高，人民的物質(zhì)需求也不斷提高，從而對(duì)電能生產(chǎn)者也提出更高要求，因此，配電網(wǎng)的配電質(zhì)量在電力系統(tǒng)中顯示出日趨重要的地位[1]。 配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)在設(shè)備參數(shù)、布局、負(fù)荷或電源類(lèi)型等方面都有很大的差別。配電網(wǎng)的主要特點(diǎn)如下： (1)配電網(wǎng)常采用閉環(huán)方式設(shè)計(jì)，而以開(kāi)環(huán)方式運(yùn)行，以提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性； (2)配電網(wǎng)設(shè)備種類(lèi)較多，并且各個(gè)設(shè)備間有大批分段開(kāi)關(guān)或聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)，因此結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜； (3)配電網(wǎng)送電線(xiàn)路不但長(zhǎng)而且岔路較多，因此在每個(gè)用戶(hù)端大多情況運(yùn)行電壓偏低，并且線(xiàn)路耗損巨大； (4)配電網(wǎng)的負(fù)荷時(shí)而接入，時(shí)而斷開(kāi)，極不穩(wěn)定，再加上各類(lèi)小型電源、大型負(fù)載的分散接入，這種不確定因素的隨機(jī)波動(dòng)對(duì)供電質(zhì)量造成很大影響而且無(wú)法避免。 在大量配電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方法中，配電網(wǎng)重構(gòu)脫穎而出，顯示出其巨大的優(yōu)越性。由于它在不需要大量硬件投資條件下，能夠極大地提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性。
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1.2 課題研究意義
配電網(wǎng)重構(gòu)即在保證供電可靠性、配電網(wǎng)開(kāi)環(huán)運(yùn)行、電壓損耗要求、各支路容量約束等的條件下，改變系統(tǒng)中某些分段開(kāi)關(guān)和聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)的開(kāi)合狀態(tài)，從而調(diào)整了整個(gè)配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，影響各個(gè)支路的潮流分布，以達(dá)到改善電壓波形，均衡各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷，最終降低整個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行損耗的目的，得到整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行開(kāi)關(guān)組合方案。配電網(wǎng)重構(gòu)在配電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行中的幾個(gè)重要表現(xiàn)形式[2]：配電系統(tǒng)是整個(gè)電力系統(tǒng)重要組成部分，而配電網(wǎng)線(xiàn)路損耗在某些地區(qū)占整個(gè)系統(tǒng)損耗比例的50%~70%，所以減小配電線(xiàn)路上的有功損耗，，提高配電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。配電網(wǎng)饋線(xiàn)數(shù)目多且負(fù)荷不確定地隨機(jī)波動(dòng)，各個(gè)節(jié)點(diǎn)上負(fù)荷分布有時(shí)可能極不均勻，某些節(jié)點(diǎn)過(guò)載，某些節(jié)點(diǎn)輕載，造成某些線(xiàn)路上設(shè)備損壞，從而引起大面積停電影響生產(chǎn)、生活。利用配電網(wǎng)重構(gòu)對(duì)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，消除線(xiàn)路過(guò)載情況，減小各用戶(hù)端電壓降低，改善電能質(zhì)量。 
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第 2 章  配電網(wǎng)重構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí) 

配電網(wǎng)絡(luò)由許多的輻射狀饋線(xiàn)構(gòu)成，它的根節(jié)點(diǎn)與輸電網(wǎng)直接連接，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)過(guò)程中將根節(jié)點(diǎn)看作整個(gè)配電網(wǎng)的電源端。配電網(wǎng)一般采用閉環(huán)方式設(shè)計(jì)，而以開(kāi)環(huán)方式運(yùn)行，整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但饋線(xiàn)數(shù)目巨大，所接入各類(lèi)電力設(shè)備數(shù)量大，種類(lèi)繁多。為了進(jìn)行配電網(wǎng)重構(gòu)，首先需要分析網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，確定拓?fù)錉顟B(tài)，以便進(jìn)行潮流計(jì)算；其次需選擇配電網(wǎng)潮流計(jì)算的方式及靜態(tài)重構(gòu)的算法，以便進(jìn)行靜態(tài)重構(gòu)并且在此基礎(chǔ)上研究動(dòng)態(tài)重構(gòu)。 

2.1 配電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析
本文在研究靜態(tài)重構(gòu)時(shí)以網(wǎng)絡(luò)損耗量最小為目標(biāo)函數(shù)，研究動(dòng)態(tài)重構(gòu)時(shí)以整個(gè)時(shí)間段內(nèi)運(yùn)行費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù)，探究配電網(wǎng)改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)損耗或運(yùn)行費(fèi)用的影響。整個(gè)重構(gòu)過(guò)程中，不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)造成網(wǎng)絡(luò)損耗量和開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)不同，進(jìn)而運(yùn)行費(fèi)用相差較大。因此，必須確定網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治鼋⑵鋽?shù)學(xué)模型。通過(guò)這個(gè)數(shù)學(xué)模型存儲(chǔ)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)、支路信息，同時(shí)反映網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)，如此使得重構(gòu)時(shí)仿真計(jì)算更方便。由于拓?fù)浞治隹梢院芊奖愕玫骄W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且不同的拓?fù)浞治龇椒ㄖ苯佑绊懼貥?gòu)計(jì)算的實(shí)時(shí)性，所以它是整個(gè)重構(gòu)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。
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2.2 配電網(wǎng)潮流計(jì)算
配電網(wǎng)與輸電網(wǎng)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其支路繁多，節(jié)點(diǎn)數(shù)目巨大，負(fù)荷類(lèi)型各異，結(jié)構(gòu)龐大。由于其自身特點(diǎn)，使得廣泛應(yīng)用于輸電網(wǎng)的傳統(tǒng)潮流計(jì)算方法不能直接用于配電網(wǎng)的潮流計(jì)算。配電網(wǎng)自身特點(diǎn)簡(jiǎn)要如下： (1)配電網(wǎng)線(xiàn)路電阻與電感比值相對(duì)不大，因此無(wú)法對(duì)牛頓法進(jìn)行解耦。然而大多數(shù)配電網(wǎng)線(xiàn)路都有此特點(diǎn)，即便把傳統(tǒng)潮流算法改進(jìn)，結(jié)果仍然不能有效解決此問(wèn)題[45]。 (2)配電網(wǎng)由于自身特點(diǎn)，易發(fā)生短路或斷線(xiàn)故障，三相負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)不均衡，造成三相無(wú)法對(duì)稱(chēng)。而傳統(tǒng)潮流算法不能很好解決不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題。 (3)配電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)多，支路雜，岔路多，運(yùn)用傳統(tǒng)潮流算法時(shí)計(jì)算量太大，實(shí)時(shí)性較差。如上所述，傳統(tǒng)潮流算法無(wú)法直接在配電網(wǎng)潮流計(jì)算中應(yīng)用，由于現(xiàn)實(shí)的需求，如今專(zhuān)用于配電網(wǎng)潮流計(jì)算的算法應(yīng)運(yùn)而生，大致可以分為三類(lèi)：第一類(lèi)稱(chēng)為母線(xiàn)類(lèi)算法[4 6]，主要包括母線(xiàn)功率算法[ 46]、母線(xiàn)電流算法[46]、支路電流算法[46]和支路功率算法[46 ]等等；第二類(lèi)稱(chēng)為支路類(lèi)算法[47]，主要包括前推回代算法[48-50]、相分量算法[4 8 -50]等等；第三類(lèi)稱(chēng)為改進(jìn)牛頓類(lèi)算法，主要包括改進(jìn)高斯算法[51]、改進(jìn)PQ算法[52]、改進(jìn)牛頓算法[ 5 3 ]等等。
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第 3 章  采用群搜索算法進(jìn)行配電網(wǎng)靜態(tài)重構(gòu) ........ 20 
3.1 配電網(wǎng)靜態(tài)重構(gòu)的數(shù)學(xué)模型 ........ 20
3.2 配電網(wǎng)靜態(tài)重構(gòu)的算法實(shí)現(xiàn) ........ 20 
3.2.1 發(fā)現(xiàn)者局部尋優(yōu) .......... 20 
3.2.2 加入者追隨搜索 .......... 21 
3.2.3 游弋者隨機(jī)搜索 .......... 21 
3.2.4 算法步驟 ...... 22 
3.3 開(kāi)關(guān)編碼方式 ....... 23 
3.4 算例仿真 ....... 24 
3.5 本章小結(jié) ....... 26 
第 4 章  采用群搜索算法的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu) .... 27 
4.1 配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)復(fù)雜性分析 ........ 27 
4.2 配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)的整體求解思路 ......... 27 
4.3 配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)的數(shù)學(xué)模型 ........ 28 
4.4 配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)的算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程 ......... 29 
4.4.1 動(dòng)態(tài)重構(gòu)區(qū)間的確定 ........... 29 
4.4.2 開(kāi)關(guān)約束處理 ...... 31 
4.5 算法實(shí)現(xiàn) ....... 31 
4.6 算例仿真 ....... 32
4.7 本章小結(jié) ....... 35   

第 4 章  采用群搜索算法的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu) 

4.1 配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)復(fù)雜性分析

配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)的復(fù)雜性主要表現(xiàn)在三方面：第一，在整個(gè)時(shí)段上幾次動(dòng)態(tài)重構(gòu)區(qū)間如何劃分的復(fù)雜性；第二，在整個(gè)時(shí)段上幾次重構(gòu)方案不僅要受到單個(gè)開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)的約束還要受到總的開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)約束，即多重開(kāi)關(guān)約束處理的復(fù)雜性；第三，在整個(gè)時(shí)段上如何把區(qū)間劃分和多重開(kāi)關(guān)約束處理有機(jī)結(jié)合起來(lái)，最終達(dá)到在整個(gè)時(shí)段上的既定目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)的復(fù)雜性。這三方面特性具體分析如下： (1)重構(gòu)區(qū)間劃分的復(fù)雜性。由第 3章的靜態(tài)重構(gòu)過(guò)程可知，當(dāng)負(fù)荷恒定不變或在某個(gè)時(shí)刻點(diǎn)情況下，我們可以求解出整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，然而動(dòng)態(tài)重構(gòu)過(guò)程中，負(fù)荷不斷隨機(jī)波動(dòng)變化，不可能求解出滿(mǎn)足各個(gè)時(shí)刻點(diǎn)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)，但可以把某個(gè)負(fù)荷波動(dòng)較小時(shí)段近似靜態(tài)重構(gòu)，即在這個(gè)時(shí)段上既定目標(biāo)函數(shù)最優(yōu)，以此類(lèi)推，就可以把大時(shí)段分為小區(qū)間進(jìn)行重構(gòu)尋優(yōu)�，F(xiàn)實(shí)中，重構(gòu)次數(shù)受到限制，而且上個(gè)區(qū)間的最優(yōu)結(jié)構(gòu)不一定適合下個(gè)區(qū)間，這就需要在每個(gè)區(qū)間上尋求一組較優(yōu)結(jié)構(gòu)，各個(gè)區(qū)間相互配合，給最終在整個(gè)時(shí)段上尋優(yōu)提供尋優(yōu)空間，從而在這個(gè)空間中搜索整個(gè)時(shí)段上既定目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)組合方案。因此重構(gòu)區(qū)間應(yīng)經(jīng)過(guò)兩次劃分來(lái)確定。 (2)多重開(kāi)關(guān)約束處理的復(fù)雜性。動(dòng)態(tài)重構(gòu)需要進(jìn)行多次開(kāi)關(guān)倒閘操作，而單個(gè)開(kāi)關(guān)一定時(shí)間內(nèi)動(dòng)作次數(shù)過(guò)多，其壽命直線(xiàn)下降，總開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)過(guò)多，系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行中，單個(gè)開(kāi)關(guān)和總開(kāi)關(guān)次數(shù)都有一定限制，超過(guò)限定值可能得不償失。因此，本文把開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)約束作為目標(biāo)函數(shù)的約束條件并且把開(kāi)關(guān)倒閘一次折算成相應(yīng)費(fèi)用放入目標(biāo)函數(shù)中。 (3)兩者有機(jī)結(jié)合的復(fù)雜性。確定重構(gòu)區(qū)間后，在各個(gè)區(qū)間內(nèi)選擇的重構(gòu)方案不僅需要考慮開(kāi)關(guān)約束，還需要各個(gè)重構(gòu)間相互配合。這就需要把兩者結(jié)合起來(lái)同時(shí)考慮，在滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)約束前提下，以達(dá)到既定目標(biāo)在整個(gè)時(shí)段上最優(yōu)。本文同時(shí)把階梯式電價(jià)加入目標(biāo)函數(shù)，以求此所提方案的實(shí)用性更強(qiáng)。

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總結(jié) 

本文通過(guò)對(duì)配電網(wǎng)重構(gòu)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和必要性進(jìn)行深入分析，采用群搜索算法對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行靜態(tài)重構(gòu)，并再此基礎(chǔ)上提出一種不依賴(lài)于負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線(xiàn)的配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)策略，通過(guò)配電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)算例驗(yàn)證了其的可行性。主要工作有以下幾個(gè)方面：
(1)配電網(wǎng)重構(gòu)問(wèn)題分析、探究。本文在緒論中詳細(xì)分析了配電網(wǎng)的組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及配電網(wǎng)重構(gòu)的必要性，同時(shí)指出配電網(wǎng)重構(gòu)的實(shí)質(zhì)和深入研究分析了目前配電網(wǎng)重構(gòu)的分類(lèi)及相應(yīng)的各類(lèi)算法的優(yōu)缺點(diǎn)。在第二章中結(jié)合配電網(wǎng)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇潮流計(jì)算方法和靜態(tài)重構(gòu)算法，首先全面分析了配電網(wǎng)饋線(xiàn)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過(guò)分析比對(duì)選擇前推回代算法作為本文潮流計(jì)算方法；其次，詳細(xì)介紹了群搜索算法的原理、特點(diǎn)、數(shù)學(xué)模型、尋優(yōu)流程等，結(jié)合其它算法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)群搜索算法進(jìn)行多方面改進(jìn)及研究。最后，分析了動(dòng)態(tài)重構(gòu)和靜態(tài)重構(gòu)各自特點(diǎn)，明確兩者的定義及差別和聯(lián)系。這些基礎(chǔ)工作為配電網(wǎng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)重構(gòu)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 
(2)配電網(wǎng)靜態(tài)重構(gòu)�；谇懊娴幕A(chǔ)工作，本文首先構(gòu)造了以有功網(wǎng)絡(luò)損耗最小的配電網(wǎng)靜態(tài)重構(gòu)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)支路電流、容量和節(jié)點(diǎn)電壓設(shè)置了不等約束條件，以保證配電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；其次，對(duì)群搜索算法的尋優(yōu)步驟及具體用于配電網(wǎng)重構(gòu)中的尋優(yōu)流程詳加說(shuō)明；最后，分別對(duì)規(guī)模相差成倍的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)算例進(jìn)行基于群搜索算法的靜態(tài)重構(gòu)，并且把重構(gòu)前后結(jié)果與參考文獻(xiàn)結(jié)果對(duì)比，證明所提方法對(duì)配電網(wǎng)降低線(xiàn)路損耗，提高節(jié)點(diǎn)電壓有顯著作用。在靜態(tài)重構(gòu)強(qiáng)力支撐下，把所提方法進(jìn)一步運(yùn)用于配電網(wǎng)動(dòng)態(tài)重構(gòu)中。
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參考文獻(xiàn)(略)  

本文編號(hào)：246730